一个12 GHz的新型C形双重负特异材料的设计

模拟一个12 GHz谐振频率下具有负介电常数和磁导率的新型C型单元电池,通常称为双负超材料(DNG)或左手材料. DNG形状为在电介质的一侧有相反的C谐振器,而在另一侧也是相同的形状.使用微波工作室(MWS)中的计算机模拟技术(CST)从DNG结构的模拟仿真中确定散射参数以及介电常数,渗透率和折射率. 为了验证结构参数的负值,使用了MATLAB. 由于其简单性,可扩展性和双负极材料的特性,这是一种在电磁学领域的新颖且有前途的设计方法.     

人工合成超材料参数提取方法的改进

通过建立均匀传输线模型来模拟人工合成超材料的参数提取,并且由该模型的[ABCD]矩阵完整地分析了传输相位信息,从而得到超材料的介电常数和磁导率.研究结果表明:相比目前普遍使用的一阶相位近似方法,本文方法在准确性和使用范围上都有较大幅度的提高.     

基于渔网结构的人工电磁材料结构参数研究

提出了一种基于渔网结构的新型低损耗改进型渔网结构左手材料,研究了其传输特性和材料有效电磁参数,计算表明其具有较宽的负折射带宽和左手带宽(介电常数和磁导率同时为负),同时数值研究了提出的结构的几何参数变化对材料电磁参数的影响.结果表明在结构参数相当大范围内保持了材料的左手物理特性.     

基于折叠迷宫环的共面左手结构优化设计

左手材料在微波段的应用越来越广泛,集成化、一体化是其发展趋势.本文提出一种共面紧凑型左手结构——折叠方形迷宫环.利用三维电磁场仿真软件计算其在5.8 GHz的S参数,提取了该结构的等效参数,发现在5.8 GHz附近等效介电常数和等效磁导率同时为负.将该迷宫环以阵列形式排布于棱镜形状的基板上,通过数值实验,观察到了负折射现象和近似零折射现象,该结构可应用于天线以提高辐射性能.     

时域有限差分结合BP神经网络反演各向异性材料电磁参数

本文以时域有限差分(FDTD)法数值模拟了各向异性材料的散射特性,在此基础上利用人工智能技术-BP神经网络对各向异性材料电磁参数进行了反演研究.以各向异性介质球的雷达散射截面(RCS)作为训练样本信息,经过适当的训练,实时重构了各向异性介质球的相对介电常数和电导率.反演结果显示了该方法的有效性和准确性.     

复相陶瓷介质性能的有限元法模拟

作者通过运用有限元法(FEM)结合蒙特卡洛模拟(MC),对复相陶瓷的宏观介质性能(如介电常数、损耗等)进行了计算.作者考虑的参数有体积百分含量,两相的介电常数比.两相的随机分布是通过蒙特卡洛法产生的.对计算的结果(介电常数,相的电能填充因子)进行了数值拟合,得出了新的介电常数预测公式.为了验证新的介电常数预测公式的有效性,制备了(1-x)MgTi O3-xCaTi O3(x=0,0.05,0.25,0.333,0.5,0.667,0.75,1)陶瓷,将微波频率下测得的介电常数值与公式的预测结果进行了比较,发现两者在所有的成分点都非常地吻合.此外,将单相陶瓷晶粒的内部和晶界视为两种不同的相,并用上述的方法对其介质性能进行了模拟.     

基于分子模拟的二氧化硅介电常数温度特性规律的研究

作者将分子模拟技术应用于材料介电性能研究中,以了解介电常数随温度变化规律的问题,从而有效地分析相关的微观结构特性.首先利用分子动力学对微观结构模型进行恒温下的分子动力学计算,然后对于该动力学结构模型再进行第一性原理计算,得到该温度下能带结构和介电常数等.通过改变分子动力学设定的温度,得到不同温度下材料微观结构的变化情况以及介电常数随温度的变化规律.作者分析了二氧化硅晶体微观结构和介电常数之间的关系,得到费米能量、禁带宽度和晶胞体积成反比关系的规律,建立了二氧化硅晶体介电常数和温度之间的关系.     

应用TransMesh进行微观组织结构的有限元网格划分

介绍了使用开发的软件TransMesh和商业化有限元软件ABAQUS,对二维异质体材料微观组织结构进行面向对象的有限元网格划分技术.运用C语言和Python脚本语言,在有限元软件ABAQUS中成功地再现了二维异质体材料微观组织结构的体积代表单元(RVE).并通过软件TransMesh实现了参数化有限元网格划分.将ABAQUS与自主开发的TransMesh软件相结合,在国内率先系统地掌握了二维异质体材料微观组织结构的有限元网格划分技术,为微观组织结构的有限元模拟的顺利进行奠定了基础.     

植被的微波介电常数研究进展

从影响植被介电常数的几个关键因素出发,详细阐述了介电常数随植物含水量、电磁波频率以及温度等参数的动态变化情况;在此基础上,区别介绍了植物材料和植被冠层的相关介电常数模型以及它们各自的适用范围,并对各模型的模拟精度进行了对比和讨论.综合国内外目前对植被介电常数的研究现状,分析了当前该领域研究的不足之处,指出未来的研究可重点面向寒区微波遥感技术,以拓展频率和温度范围为核心,在明确植物体内自由水与束缚水真实含量的基础上,对原有植被介电常数模型进行改进和发展,提高模型对不同植被介电常数的模拟精度,使之能更好的应用于各种不同的自然环境,尤其是寒区冻土、积雪以及植被的微波遥感监测.     

加罩天线阵辐射特性的MoM建模与快速计算

利用表面积分方程(SIE)和矩量法(MoM)对加罩天线阵的辐射特性进行了整体严格建模.通过预条件技术(PT)和快速多极子方法(FMM),明显改善了MoM矩阵方程的性态,降低了计算机内存占用,加速了共轭梯度法(CG)的收敛速度.对几种加罩天线阵进行了数值仿真,分析了天线罩有关参数对天线阵辐射特性的影响.结果表明,天线罩的介电常数、尺寸、形状等参数对天线阵辐射特性有显著影响.     

TJ-1模拟月壤颗粒几何特性

颗粒几何特性是颗粒材料的一个重要物理性质,是决定颗粒材料力学性质的一个重要因素.针对软着陆模型试验所用的TJ-1模拟月壤颗粒进行了体视显微镜扫描,获取数字图像后用图形处理软件对各粒径组的颗粒进行了几何特性各指标参数的量化统计,获得了模拟月壤颗粒在延伸度、圆度和凹凸度等的具体数值,为进一步研究TJ-1模拟月壤物理力学性质与颗粒几何特性的关系提供了相关试验数据.试验结果表明:TJ-1模拟月壤颗粒具有棱角、钩角、锯齿等不规则结构,表面相对凹凸,大粒径颗粒具有明显的蜂窝状气孔结构;颗粒形状各异,主要形状有长条状、类三角形和类四边形.最后对TJ-1模拟月壤颗粒和真实月壤颗粒在几何特性方面进行了对比分析.     

平面非周期聚焦光栅的模拟设计

使用严格耦合波分析和有限元模拟方法,设计了一种新颖的亚波长非周期高对比折射率光栅(HCG).该HCG的结构参数在1.55μm波长能同时满足在Si材料上制作聚焦反射镜和在Ga N材料上制作聚焦透镜,且具有符合微电子工艺的平面结构.模拟结果显示,2种HCG都具有大的数值孔径、很高的衍射系数和优秀的聚焦能力.由于具有相同的HCG结构参数,聚焦透镜和反射镜可以在制作工艺上使用同一光刻掩模版,这对需要聚焦功能的器件,尤其是Si和III族氮化物集成器件的设计制作,提供了极大的方便.     

无宏观缺陷水泥基复合材料的介电性能

在 1 0 2 ～ 1 0 7Hz频率范围内测定了酚醛树脂 -高铝水泥基无宏观缺陷 (MDF)材料的介电常数和介电损耗随材料组成及环境湿度的变化曲线 .结果表明 ,MDF材料的介电常数和损耗皆与测试频率有关 ,介电损耗由载流子屏蔽跳跃引起 .当材料内酚醛树脂的数量增加时 ,介电常数下降而损耗略有上升 ,添加硅灰能显著改善材料介电性能 ;在低相对湿度下 ,湿度对介电性能影响不大 ,在高相对湿度下 ,介电常数和损耗都有较大的增加     

压电智能材料在悬臂梁结构振动控制中的应用

研究压电材料在柔性悬臂梁结构振动控制中的应用,采用压电有限元方法对压电智能梁的响应进行了数值模拟,在考虑压电片与悬臂梁之间相互耦合作用的基础上,通过有限元软件ABAQUS数值模拟获得压电智能梁在简谐荷载下的响应,并与有关试验结果进行对比来修正压电应变常数及介电常数等参数.通过数值算例对地震荷载作用下压电梁的振动响应进行了数值模拟,结果表明,压电材料对柔性结构的振动控制效果显著,最大控制效率能达到45%左右.     

氧化铝模板法控制合成一维梯度直径铋纳米线

功能梯度材料(FGM)是一类在材料构成要素上从一侧向另一侧呈逐渐变化,进而获得性能相应于组成和结构的变化而变化的非均质复合材料.但是,现有的材料制备技术很难达到组成和结构的连续梯度变化,从而很难达到所设计的梯度性能,这大大限制了功能梯度材料的发展和推广应用.然而纳米     

一种创意折叠桌参数设计的数学模型及仿真

讨论一种创意折叠桌的优化设计问题,根据桌子高度、桌面形状以及折叠角度等形状参数,建立了包含几种材料参数和加工参数的数学模型.并利用Maple数学软件通过编程仿真模拟了动态折叠过程以及不同桌面形状的折叠桌三维效果图.结合仿真模拟,对钢筋位置等参数的设定进行了优化分析.最后,给出了加工参数的计算表达式,并针对一个具体实例,通过编程计算了加工参数的设计方案.     

基于SISS结构的DGS微带低通滤波器研究

缺陷地结构(defected ground structure,DGS)是在平面微波传输线接地金属板上通过刻蚀周期或非周期的形状,通过改变电路衬底材料的有效介电常数,实现改变微带传输线的等效电路.传统的DGS微带低通滤波器阻带较窄,且阻带抑制特性较差.针对这一问题,对DGS的电路结构进行深入的研究.采用矩形缺陷地结构(R-DGS),并引入矩形阶梯阻抗并联短截线(R-SISS)和半圆型阶梯阻抗并联短截线(S-SISS),设计完成了两款基于SISS结构的DGS微带低通滤波器电路.试验结果表明,新型DGS电路技术可以有效地改善通带内的射频传输特性,拓宽阻带带宽,增加阻带抑制,实验测试取得了较好的结果.     

基于金属-介质-金属圆柱体微腔的光的强局域和高吸收特性（英文）

等离激元纳米结构能够把光场局域到非常小的空间,而应用在表面增强光谱、生物传感和太阳能电池等领域.我们设计了一种对光场具有高局域和强吸收特性的基于金-介质-金三明治结构的圆柱体微腔结构.计算结果显示:该圆柱微腔能够局域入射光的绝大部分能量,产生强的平均电磁场能量密度.微腔内的平均电磁场能量密度增强因子G达到10~3~10~4数量级,而且G值随着介质层的厚度、介电常数和圆饼半径的变化呈现出了一定的变化规律.在正入射波的条件下,经计算得到了4.8μm~6μm范围的反射光谱和吸收率C(C=1-R_(min)),通过优化介电常数和结构的几何参数,C值达到99%.     

激光作用下复合材料损伤的数值模拟

针对激光对纤维增强复合材料的破坏问题,在考虑复合材料细观结构的情况下,运用有限元软件ANSYS对材料温度场、热应力以及烧蚀损伤的演化进行了数值模拟.详细研究了激光参数、材料参数(如功率密度、材料热导率等)对复合材料损伤和烧蚀过程的影响.特别给出了温度场、热应力场和烧蚀场随时间的变化.研究表明考虑细观结构的模型比均匀化模型能更好地模拟复合材料的破坏.     

基于SBFEM和样条插值的多边形偶应力/应变梯度理论单元

偶应力/应变梯度理论是刻画材料在细观或微观尺度的应变非局部化现象的理论,其基本方程是在传统连续体力学二阶微分方程基础上增加含有材料长度参数的四阶微分方程.偶应力/应变梯度理论有限元的节点参数包含位移的函数值和导数值,并由C0-1和C1增强分片检验要求单元对位移函数满足2次完备性和C0连续.相比三角形和四边形单元,构造具有高阶完备性的多边形单元形状函数更有难度,目前还缺少用于求解偶应力和应变梯度理论的多边形单元的研究.本文采用比例边界有限元方法(SBFEM)和基于离散Kirchhoff理论的多边形薄板样条单元(DKPS)相结合的方法,构造用于求解偶应力/应变梯度理论的多边形单元(SBFEMd3-DKPSd2).分别用SBFEM中环向3次单元和DKPS单元计算单元应变和应变梯度的刚度矩阵,避免了单元形状函数表达式的计算,并满足偶应力/应变梯度理论分片检验的要求.数值算例显示,该单元对凸多边形、非凸多边形和1-irregular退化的网格都有很好的计算精度.